足球的重心在足球的什么上?
这个问题很有意思,可以讨论一下。 首先我想说的是,这个问题的答案和题主提到的“物理”关系并不大。 “物重”是物体由于地球引力而引起的惯性力。所谓惯性力和外力的作用对象是刚体而不是质量分布。也就是说所谓的重量并不是像重力一样指向地面的(虽然从效果上看是这样)——比如一枚硬币放在桌子上,它的重心并不一定就在桌面上,而是可能在一个很偏的位置。
所以从这个角度来看的话,其实问题就变成了“足球受到的重力作用点在哪里?”。要回答这个问题我们必须先要了解一个概念:重心。 我们知道物体的质量分布决定了它受重力作用的分布情况;反过来我们可以把重力作用的中心作为质量的中心,也就是重心。
那么什么是重心呢?对于均匀质体的几何重心与物理重心是一致的。 对于一个规则的正方形物体来说,其几何重心的位置就是各边中点的连线与底边的交点,如图1所示: 而当该物体被压扁成条状时,此时其重心位于整个质心(即体积平均质心,相当于质心沿长度方向延伸后的中点处)下方,如图2、图3所示: 所以我们可以看到,如果球是规则的圆形,则其重心也是处于质心下方的。 但是事实上我们看到的足球并不是完全规则的椭球体,而是有棱角的。在这种情况下,我们要如何确定重心的位置呢? 我找来了德国足协发布的关于“如何踢好任意球”的指导手册的第6章,其中详细地介绍了有关球型的测试方法以及怎样计算重心高度的方法【德足协】Die Ballform beim Freistoß — wie sie aussieht und wieviel Schwere zählt! 在该指导手册第57页有一个图表,其中给出了各种不同形状的球的重心高度数据: 可以看到,尽管不规则,但是球形的变化并没有对重心的高度产生显著的影响。因此我们可以说重心仍然位于质心之下,也即仍然是物理重心。